4 motor-induksi OK

MOTOR
INDUKSI
Klasifikasi Motor Listrik
PENDAHULUAN
• Arus rotor motor induksi bukan diperoleh dari sumber tertentu.
• Arus pada rotor terinduksi akibat adanya perbedaan relatif antara
putaran rotor dan medan putar pada stator
BAGIAN-BAGIAN MOTOR
KOMPONEN STATOR
• Rangka.
• Inti stator
• Kumparan/gulungan
• Pelat penutup
KONSTRUKSI STATOR
• Dibuat dari pelat-pelat tipis dengan slot.
• Belitan ditempatkan pada slot
• Gulungan tiga fasa dilingkarkan untuk sejumlah kutub tertentu
• Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120° antar phasa
INTI STATOR
•
Terbuat dari lempeng-lempeng baja silikon berlaminasi.
•
Untuk memperkecil rugi-rugi besi akibat arus pusar
KONSTRUKSI ROTOR
•
•
Fungsi :mengubah daya dari stator menjadi tenaga mekanik.
Terdapat dua tipe, yaitu :
1. Rotor sangkar
2. Rotor belitan
• Komponen-komponenRotor:
 Inti besi rotor,
 Kumparan/batang penghantar,
 Cincin
 Poros (shaft).
ROTOR SANGKAR
• Terdiri dari batang penghantar tebal yang diletakkan
pada petak-petak slot paralel
• Kedua ujungnya dihubungsingkat dengan cincin
ROTOR BELITAN
•
•
•
Konduktor yang digunakan adalah belitan
Belitan terhubung ke cincin geser yang dipasang pada shaft
Belitan terhubung ke resistor melalui sikat karbon
PRINSIP KERJA
•
•
•
Prinsip kerja motor induksi mirip trafo
Rangkaian primer (stator) dan sekunder (rotor) tidak satu inti.
Rangkain sekunder berputar
PRINSIP KERJA
•
•
•
Listrik dipasok ke stator sehingga menghasilkan medan magnet
yang berputar dengan kecepatan sinkron
Pada rangkaian rotor timbul arus sehingga timbul kopel
Rotor berputar searah putaran medan stator
SLIP
•
•
Dalam praktek rotor tidak pernah berputar pada kecepatan
sinkron
Perbedaan kecepatan antara putaran medan stator dan kecepatan
rotor disebut slip
Ns  Nr
Slip(%) 
x100
Ns
Ns = kecapatan putaran sinkron/ stator (rpm)
Nr = kecepatan putaran rotor (rpm)
Slip
n s  nr
S
x100%
ns
• Slip menghasilkan kopel motor untuk memutar rotor.
• Bila ns = nr  tidak menghasilkan arus induksi pada kumparan jangkar
rotor sehingga tidak dihasilkan kopel.
• Hubungan antara kopel motor (T) , slip (S) dan tahanan rotor ( R).
T
R1<R2<R3
Tmaks
S
S=1
S=0
14
KONSEP MEDAN PUTAR
Prinsip Kerja
t0
t2
t1
t4
t3
ib
ia
t5
t6
x
ic
-c
x
ib ia
ic ib
ic
FT
FFbc
ia
x
c
FFcb
ib
-b
Fa
b
ib ia
i a ic
ic ib
ia ic
a
-a
Fa
FT
Prinsip Kerja
t1
t0
t3
t2
t5
t4
t6
x
ia
ib
ic
ib ia
ic ib
ic ib
-c
FT
ia ic
ib ia
i a ic
-b
Fb
x
Fa
a
x
b
c
Fc
t0
t1
FT Fa
b
Fb
F
b
Fc
-a
x
c
b
c
-a
x
b
c
-a
b
-b
Fc
c
-a
Fa FT
xa
-b
-c
x
x
Fb
t5
xa
xa
-c
x
-b
-c
x
x
t4
t3
xa
-b
-c
x
-b
-a
t2
xa
xa
-c
x
ib
ia
ic
x
b
c
-a
-b
-c
x
x
b
c
-a
Mode Operasi
+T
Bila ns > nr mesin berfungsi
Sebagai motor.
Plugging
Motor
1.0
-T
0
-1.0
Generator
S
Bila ns < nr mesin berfungsi
Sebagai generator.
RANGKAIAN EKIVALEN
R1
I’2
I1
X1
R2
I2
S. X2
Io
Ic
V1
RC
Im
Xm
V1 = tegangan stator
R1 = tahanan stator
X1 = reaktansi bocor stator
RC = reaktansi inti besi
E1
S.E2
E1 = tegangan (ggl) stator
R2 = tahanan rotor
X2 = reaktansi bocor rotor
Xm = reaktansi magnetisasi
VEKTOR DIAGRAM RANGKAIAN MOTOR INDUKSI
E1  I2  R 2  X2 
V1  E1  I1  R1  X1 
I0  IC2  I2m
O
I1
Ic
I0
I’2
I’2
IM
R
1
I’2
X
1
E1
V1
SE2
I2 .
R2
I2 . SX2
RANGKAIAN PENGGANTI MOTOR INDUKSI
Harga sekunder dipindah ke primer
Harga primer dipindah ke sekunder
a= rasio/perbandingan ggl pada stator (E1) terhadap ggl pada
rotor (E2)
KOPEL MOTOR INDUKSI
kopel = torque: tanaga putaran
O
2
I’2
a R2
S
2
I0
I’2
R
IM
cos =
E1
1
1
I'2 =
Ic
I’2
I’2
X
E1
Z
I1
I’2 a X2
V1
I'2 =
P = Tω
Z= R  X
E1
2
2
 a 2R 2 
2

a
X


2
 s 


 a 2R 2 
 s 


2
2
 a 2R 2 
2

a
X


2
 s 


P = 3  E1  I'2  cos
P 3  E1 '
T=
=
 I 2  cos
ω
ω
Bila Z1dianggap kecil  T =
P 3  V1 '
=
 I 2  cos
ω
ω
KURVA TORSI DAN SLIP
3
sa R
T = V 
ω
a R   s  a X
2
2
1
T
2
2
2
2
“
‘
‘
“
R2
R2
2

R2
R2
T
‘“
R2
maks
dT
diperoleh bila
=0
ds
R
saat : s =
X
S
S = 1
2
‘“
R2
Tmaks
2
S = 0
2
2
3  V12
Tmaks =
2  a 2X 2
2
1. Sebuah motor induksi mempunyai tahanan rotor dan
reaktansi rotor masing-masing 20,5 Ohm dan 6,48 Ohm. Jika
pada rotor dilalui arus sebesar 3,62 A. Hitunglah tegangan (ggl)
pada Stator
 E1 = 3,65 (20,5 + 6,48) = 98,5 Volt
2. Sebuah motor induksi mempunyai tahanan dan reaktansi
stator masing-masing 5,73 Ohm dan 1,6 Ohm. Jika pada motor
diberi arus sebesar 10 A, Pada Stator muncul ggl sebesar
45,82Volt. Tentukan sumber tegangan yang diberikan motor
tersebut.
V1= 45,82 + 10(5,73 + 1,6) = 119,12 Volt
3. Sebuah motor induksi bekerja dengan daya 125W dan
frekuensi 60 HZ. Hitunglah torsi motor tersebut.
T = 125 / (2 x 3,14 x 60) = 0,33 Nm
4. Sebuah motor induksi bekerja dengan Torsi 0,86 Nm dan
frekuensi 60 HZ. Bila motor diberi sumber tagangan 200 V dan
arus yang masuk ke kumparan atator sebesar 1,25 A. Hitunglah
faktor daya motor tersebut.
cosф = 0,86 ( 2) (3,14) (60) / 3 (200) (1,25) = 0,43
3. Sebuah motor induksi dihubungkan dengan sumber tegangan
220 V. Jika reaktansi bocor pada rotor sebesar 500 Ohm, dan
rasio ggl stator terhadap rotor sebesar 8. Hitunglah torsi
maksimum motor tersebut.
T maks= 3x2202 / (2 x 82x 500) = 2,27 Nm
4. Sebuah motor induksi bekerja dengan Torsi maksimum
1,86 Nm , dan rasio ggl stator terhadap rotor sebesar 12.
Hitunglah rekatansi bocor pada rotor, jika motor tersebut diberi
tegangan 320V.
X2= 3x 3202 / 2 x122x 1,86 =573 Ohm
Sampai Sini
Aja Dulu
Dech
Pussiiiinggg..
Torka Motor Induksi
R1
I1
a2R2/S
X1
I0
V1
RC
a2X2
P  T  3E1I 2' cos 
I’2
XM
torque: tanaga putaran kopel
E1
Bila Z1 = R1 +jX1 dianggap kecil
maka E1 = V1 , dan T adalah :
E1  4.44 f1 N1 p K1
T
E2  4.44 f1 N 2  p K 2
3

2
1
V
a
2
R2

Sa 2 R2
2

 S 2 a2 X 2

2
Harga S untuk mendapatkan T maks
I 2' 
cos  
a
E1
2
a
R2 / S
  a
2
2
X2
a 2 R2 / S
2
R2 / S
  a
2
2
X2

2

2
dT
 0 maka didapat Tmaks pada
dS
3V12
R2
TMaks  
dan
S 
2a 2 X 2
X2
Daya motor Induksi
Daya masuk Stator :
P1  3V1I1 cos 
Daya masuk rotor :
 
 R2 
a 

 S 
 
1 S 
a R2 

 S 
P2  3 I
' 2
2
2
Daya keluar rotor ( P mekanis )
Pm  3 I
Rugi-rugi daya :
Sehingga
' 2
2
2
 a
Pr  3 I
' 2
2
2
R2
P2 : Pm : Pr = 1 : ( 1 - S ) : S
PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI
•
•
•
Umumnya berputar dengan kecepatan konstan, mendekati
kecepatan sinkronnya.
Pada penggunaan tertentu dikehendaki adanya pengaturan
putaran.
Pengaturan kecepatan putaran motor induksi dapat dilakukan
dengan beberapa cara :
1. Mengubah jumlah kutub motor
2. Mengubah frekuensi masukan
3. Mengatur teganan masukan
PENGATURAN DENGAN MENGUBAH JUMLAH KUTUB
120f
n =
p
S
Jumlah kutub dapat diubah dengan merencanakan kumparan
stator sedemikian rupa sehingga dapat menerima tegangan
masuk pada posisi kumparan yang berbeda-beda.
U
a1
S
- a1 a2
2 Kutub
- a2
S
a1
U
S
U
- a1 a2
4 Kutub
S
- a2
PENGATURAN DENGAN MENGUBAH FREKUENSI
1. Pengaturan putaran motor dapat dilakukan dengan mengubahngubah harga frekwensi jala
2. Hanya saja untuk menjaga kesimbangan kerapatan fluks,
3. Pengubahan tegangan harus dilakukan bersamaan dengan
pengubahan frekwensi
Pengaturan Motor Induksi
Mengubah frekuensi jala-jala dan jumlah kutup :
Bila p ( jumlah kutup ) semakin besar maka
120 f
ns 
p
semakin lambat kecepatan putaran dan se
baliknya.
Jumlah kutup dapat diubah2 dengan meren
canakan kumparan stator sedemikian shg
dapat menerima tegangan masuk pada posisi
yang berbeda-beda .
Dari persamaan diatas diketahui bahwa dengan mengubah f semakin besar maka
Menyebabkan kecepatan motor akan semakin besar juga dan sebaliknya.
Pengaturan Motor Induksi
Mengatur tegangan jala – jala :
Besarnya kopel motor induksi sebanding
T
3

V12
a
2
R2

Sa 2 R2
2

 S a X2
2
2
dengan pangkat dua tegangan yang di

2
T
berikan ( V1) T = k V2.
Karakteristik beban dapat dilihat seperti
gambar disamping, kecepatan akan be
V1
rubah dari n1 ke n2 untuk tegangan
beban
masuk setengah dari tegangan semula.
0.5V1
Harmonic tinggi dan power factor ren
dah , pengaturan ini biasanya dipakai
untuk peralatan starting torque rendah
n2
n1
n
PENGATURAN DENGAN MENGUBAH TEGANGAN
3
sa R
T = V 
ω
a R   s  a X
2
2
1
2
2
2
2
2
2
2

2
T1
Load
V1
0,5 V1
n 2 n1
n
Pengaturan motor induksi
Pengaturan tahanan luar
 Penambahan tahanan luar
R2 pada rotor belitan sampai
harga tertentu dapat torka
Start maksimum.
T
 Penambahan tahanan luar
juga diperlukan untuk memba
tasi arus awal yg besa saat
Start.
 Dengan mengubah2 tahanan
luar juga diperlukan untuk me
ngatur kecepatan motor.
R2 naik
n4 n3 n2 n1
Kurva T terhadap speed ( n ) dengan mengubah-ubah R2
 Cara ini mengakibatkan rugi
daya yang cukup besar pada
rotor
n
PENGATURAN DENGAN TAHANAN LUAR
3
sa R
T = V 
ω
a R   s  a X
2
2
1
2
2
2
2
2
2
2

2
T1
Load
n3 n 2 n1
n
MOTOR INDUKSI SATU FASA
•
•
Motor satu fasa tidak dapat self-starting
Perlu metode start khusus
MOTOR KAPASITOR
•
•
Banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga
Contoh : motor pada pompa air, mesin cuci lemari es, AC
KONFIGURASI BELITAN MOTOR KAPASITOR
•
•
•
U1 dan U2 : Terminal belitan utama
Z1 dan Z2 : Terminal belitan bantu
Condenser berfungsi agar belitan utama dan belitan bantu berbeda 90°
MOTOR KAPASITOR DENGAN CENTRIFUGAL SWITCH
•
•
•
Digunakan pada motor kapasitor dengan kapasitas diatas 1kW
Terdapad 2 buah kondensor
Saat 70% putaran nominal, saklar centrifugal membuka untuk memutuskan
satu kondensor
MOTOR INDUKSI TIGA FASA
V
S
Hubungan Delta
√3
x4
8
Hubungan Bintang
V
0V
T
80
480 Volt
T
x4
√3
480 V
0
480 Volt
0V
S
480 Volt
48
48
480 Volt
√3x480 V
R
R
NAMEPLATE MOTOR INDUKSI
INFORMASI PADA NAMEPLATE
•
•
•
•
•
•
Horse Power =: Kemampuan putaran rotor menggerakkan beban
makimum.1HP = 746 W
Volt : biasanya mempunyai toleransi 10 %
AMPS : Kemampuan motor dengan beban maksimum
HERZT : Frekuensi jaringan listrik
RPM : Kecepatan putaran rotor saat tersambung beban maksimum
Service Factor : Faktor perkalian kemampuan daya mekanik dimana motor
bisa dioperasikan
INSULATION CLASS
•
•
•
•
Pembagian Kelas Isolasi :
Class A, kemampuan isolasi hanya 105°C
Class B, kemampuan isolasi hanya 130°C
Class C, kemampuan isolasi hanya 155°C
Class D, kemampuan isolasi hanya 180°C
NEMA DESIGN
Design D
300%
Design C
TORQUE
•
•
•
•
Menerangkan Karakteristik kemampuan torsi ouput rotor:
Nema A, motor mempunyai arus start tinggi dan torsi awal normal
Nema B, motor mempunyai arus start rendah dan torsi awal normal
Nema C, motor mempunyai arus start rendah dan torsi awal tinggi
Nema D, motor mempunyai arus start rendah dan torsi awal sangat tinggi
200%
Design A
Design B
100%
100%
0
SPEED
ARUS START
Mereferensikan terjadinya lock rotor,
Rotor terkunci sehingga akan menarik sumber sangat besar sekali
Biasanya untuk motor Nema Design B sebesar 600 – 650 % arus beban penuh
700
Motor Full-Load Amp (%)
•
•
•
Starting Current
600
500
400
300
200
100
Full-Load Current
Time
KONVERSI ENERGI PADA MOTOR
EFISIENSI MOTOR INDUKSI
η=
daya keluaran
daya masukan
Ditentukan oleh kehilangan dasar yang hanya dapat dikurangi oleh
perubahan pada rancangan motor dan kondisi operasi
Jenis kehilangan
Persentase kehilangan total
(100%)
Kehilangan tetap atau kehilangan inti
25
Kehilangan variabel: kehilangan stator I2R
34
Kehilangan variabel: kehilangan rotor I2R
21
Kehilangan gesekan & penggulungan ulang
15
Kehilangan beban yang menyimpang
5
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EFISIENSI
•
•
•
•
•
•
•
Usia
Kapasitas
Kecepatan
Jenis
Suhu
Penggulungan ulang
Beban
BEBAN MOTOR
Px eff
Beban=
HP x0,746
1
Eff.
HP
Beban
Pi
=
=
=
=
Efisiensi operasi motor dalam %
Nameplate untuk HP
Daya yang keluar sebagai % laju daya
Daya tiga phasa dalam kW
METODE UNTUK MENENTUKAN BEBAN MOTOR
1. Pengukuran daya masuk. Metode ini menghitung beban sebagai
perbandingan antara daya masuk (diukur dengan alat analisis
daya) dan nilai daya pada pembebanan 100%.
2. Pengukuran jalur arus beban ditentukan dengan
membandingkan amper terukur (diukur dengan alat analisis
daya) dengan laju amper.
3. Metode Slip. Beban ditentukan dengan membandingkan slip
yang terukur bila motor beroperasi dengan slip untuk motor
dengan beban penuh.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KINERJA MOTOR LISTRIK
1. Mengganti motor Standar dengan motor efisiensi tinggi
2. Penurunan Pembebanan (menghindari motor yang
ukurannya berlebih).
3. Ukuran Motor untuk Beban Yang Bervariasi
4. Memperbaiki Kualitas Daya
5. Penggulungan Ulang (Rewinding)
6. Koreksi Faktor Daya Dengan Memasang Kapasitor
MOTOR EFISIENSI TINGGI
1. Efisiensinya sekitar 3% - 7% lebih besar dari motor standar
2. Desain motor disesuaikan untuk menurungkan kehilangan
dasar motor
3. Karakteristik motor efisiensi tinggi :
• Menggunakan baja silikon
• Inti lebih panjang
• Kawat lebih tebal
• Laminasi lebi tipis
• Celah udara lebih tipis
• Bearing lebih bagus, dll
PERBANDINGAN MOTOR EFISIENSI TINGGI DENGAN MOTOR STANDAR
Efficiency (%)
100
70
H
y Mo
c
n
e
i
ffic
igh E
ard
d
n
Sta
to
Mo
tor
r
70
70
Motor Rating (kW)
PENURUNAN PEMBEBANAN
1. Beban yang kurang akan menurunkan efisiensi motor.
2. Ukuran motor harus dipilih berdasarkan pada evaluasi beban
dengan hati-hati
3. Penyebab ketidak efisienan :
a. Pembuat peralatan cenderung menggunakan faktor keamanan yang
besar bila memilih motor
b. Peralatan kadangkala digunakan dibawah kemampuan yang
semestinya.
c. Dipilih motor yang besar agar mampu mencapai keluaran pada tingkat
yang dikehendaki, bahkan jika tegangan masuk rendah dalam keadaan
tidak
UKURAN MOTOR UNTUK BEBAN YANG BERVARIASI
•
•
•
•
•
Motor industru sering beroperasi pada beban bervariasi
Biasanya dipilih motor dengan antisipasi paling tinggi
Alternatifnya: memilih motor sedikit lebi rendah dari beban
antisipasi tertinggi
Hal ini memungkinkan karena motor biasanya dirancang 15 %
diatas nilai beban
Kriteria pemilihan motor :
Kenaikan suhu rata-rata diatas siklus operasi aktual harus tidak
lebih besar dari kenaikan suhu pada operasi beban penuh yang
berkesinambungan (100%)
MEMPERBAIKI KUALITAS DAYA
•
•
Fluktuasi tegangan dan frekuensi dapat merigikan kinerja motor
Ketidakseimbangan tegangan akan lebih merugikan .
Dapat terjadi akibat penggunaan kabel dengan ukuran yang
berbeda
• Keseimbangan fasa maksimum 1%
• Minimisasi ketidakseimbangan dapat dilakukan dengan
1. Menyeimbangkan setiap beban phasa tunggal diantara
seluruh tiga phasa
2. Memisahkan setiap beban phasa tunggal yang mengganggu
keseimbangan beban dan umpankan dari jalur/trafo terpisah
PENGGULUNGAN ULANG (REWINDING)
•
•
Biasanya dilakukan pada motor yang terbakar
Faktor yang dapat mempengaruhi efisisensi motor:
a. Desain slot dan gulungan
b. Bahan gulungan
c. Kinerja pengisolasi
d. Suhu operasi
• Indikator keberhasilan penggulungan ulang adalah
perbandingan arus dan tahanan sator tanpa sesudanh digulung
ulang dan kondisi orisinil
HAL YANG HARUS DIPERTIMBANGKAN SAAT REWINDING
•
•
•
•
Gunakan perusahaan yang bersertifikasi ISO 9000 atau anggota
dari Assosasi Layanan Peralatan Listrik.
Jika biaya pegulungan ulang melebihi 50% hingga 65% dari
harga motor baru yang efisien energinya, lebih baik membeli
motor yang baru
Ukuran motor kurang dari 40 HP dan usianya lebih dari 15
tahun (terutama motor yang sebelumnya sudah digulung ulang)
sebaiknya diganti.
Untuk motor dibawah 15 HP sebaiknya mengganti motor baru,
agar lebih ekonomis
KOREKSI FAKTOR DAYA DENGAN MEMASANG KAPASITOR
•
•
•
•
•
•
Faktor daya motor induksi < 1
Efisiensi seluruh sistem pabrik akan rendah
Kapasitor yang dihubung paralel dapat digunakan untuk
memperbaiki faktor daya.
Kapasitas kapasitor ditentukan kVA R tanpa beban yang diserap
motor
Kapasitas kapasitor tidak boleh lebig dari 90% kVAR motor
tanpa beban.
Kapasitas terlalu besar dapat menyebabkan motor terbakar
PERAWATAN MOTOR INDUKSI
•
•
Perawatan yang buruk dapat memperburuk efisiensi
Pelumasan yang tidak benar dapat menyebabkan meningkatkan
gesekan motor dan penggerak transmisi peralatan
• Kondisi ambien juga akan mempengaruhi kinerja motor
 suhu ekstrim,
 kadar debu yang tinggi,
 atmosfir yang korosif,
 dan kelembaban
dapat merusak sifat-sifat bahan isolasi
PERIKSA PERAWATAN MOTOR INDUKSI
•
•
•
•
•
Pemeriksaan motor secara teratur untuk pemakaian bearings dan
Pemeriksaan kondisi beban untuk meyakinkan bahwa motor
tidak kelebihan atau kekurangan beban
Pemeriksaan secara berkala untuk sambungan motor yang benar
dan peralatan yang digerakkan
Dipastikan bahwa kawat pemasok dan ukuran kotak terminal
dan pemasangannya benar
Penyediaan ventilasi yang cukup dan menjaga agar saluran
pendingin motor bersih
PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR
1.
2.
3.
4.
Motor dengan beberapa kecepatan
Variable Speed Drives (VSDs)
Penggerak Arus Searah (DC)
Penggerak motor AC dengan gulungan rotor (motor
induksi cincin geser)
Terima Kasih